OBJETIVO:

El alumno aprenderá a identificar la presión en un ambiente cotidiano, esto lo

lograra a través de la construcción de un dispositivo que mida esta variable

(manómetro).

INTRODUCCIÓN:

Los manómetros son los instrumentos utilizados para medir la presión de

fluidos (líquidos y gases). Lo común es que ellos determinen el valor de la presión

relativa, aunque pueden construirse también para medir presiones absolutas.

Todos los manómetros tienen un elemento que cambia alguna propiedad

cuando son sometidos a la presión, este cambio se manifiesta en una escala o

pantalla calibrada directamente en las unidades de presión correspondientes.

La presión suele medirse en atmósferas (atm); en el sistema internacional de

unidades (SI), la presión se expresa en newtons por metro cuadrado; un newton por

metro cuadrado es un pascal (Pa). La atmósfera se define como 101.325 Pa, y

equivale a 760 mm de mercurio en un barómetro convencional.

Cuando los manómetros deben indicar fluctuaciones rápidas de presión se

suelen utilizar sensores piezoeléctricos o electrostáticos que proporcionan una

respuesta instantánea.

Hay que tener en cuenta que la mayoría de los manómetros miden la

diferencia entre la presión del fluido y la presión atmosférica local, entonces hay que

sumar ésta última al valor indicado por el manómetro para hallar la presión absoluta.

Cuando se obtiene una medida negativa en el manómetro es debida a un vacío

parcial.

MARCO TEÓRICO

Son instrumento en los que se usa un fluido para medir la presión en un tubo, y en

Consecuencia son una aplicación directa del principio de pascal. Los fluidos que se usan con más frecuencia son agua y fluidos manométricos. La mayor parte de los líquidos manométricos son más ligeros que el agua con gravedades especificas

entre 0.8 y 0.95. También se usa mercurio en los manómetros y barómetros. En el tipo de tubo en U, la diferencia de presión entre p1 y p2 se detecta como diferencia

de altura entre los dos niveles de fluido, en los tubos verticales. Uno de los extremos del tubo en U están conectado a la presión que va a medirse y el otro se deja abierto a la atmosfera.

El fluido del instrumento se ve desplazado de su posición normal por la acción de la presión que se mide. Debido a que los fluidos en el manómetro están en reposo

manejamos la ecuación Ap = yh para escribir los cambios de presión en el manómetro.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:

Se desea construir un dispositivo que mida la presión en base al manejo de

la ley de la hidrostática.

DESARROLLO:

MATERIAL:

• 1 bote de lata

• Manguera

• 1 termómetro

• Plastilina

• 1 mechero

• Agua

PROCEDIMIENTO:

• 1. Hacer 2 perforaciones en la lata (superior, lateral).

• 2. Colocar el termómetro en el orificio superior de la lata.

• 3. Colocar la manguera en el orificio superior.

• 4. Calentar la lata con el mechero.

• 5. Registrar resultados.

RESULTADOS:

Tiempo Temperatura Cm que subió

3 min 37 °C 1 cm

4 m 52°C 2.3 cm

5 min 68°C 4.6 cm

6 min 72°C 10.7 cm

7 min 96°C 15.6 cm

METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN CUALITATIVA.

La medición de presión nos ayuda a comprender mejor las presiones que

pueden existir o que podemos generar nosotros a otros cuerpos. La presión se

define como fuerza por unidad de área. Para describir la influencia sobre el

comportamiento de un fluido, usualmente es más conveniente usar la presión que

la fuerza. La unidad estándar de presión es el Pascal, el cual es un Newton por

metro cuadrado.

Para un objeto descansando sobre una superficie, la fuerza que presiona

sobre la superficie es el peso del objeto, pero en distintas orientaciones, podría tener

un área de contacto con la superficie diferente y de esta forma ejercer diferente

presión.

Esto nos dice que la presión siempre variara ya que dependerá de que

posición tenga el objeto al que le estemos ejerciendo tal presión o bien en la

superficie que se encuentre posicionado nuestro objeto, además también habrá

cambios de presión si es líquido, solido o bien gaseoso el material al que queramos

ejercerle presión.

Hay muchas situaciones físicas donde la presión es la variable más

importante. Si nosotros estamos pelando una manzana, entonces la presión es la

variable clave: si el cuchillo está afilado, entonces el área de contacto es pequeño

y se puede pelar ejerciendo menos fuerza sobre el cuchillo. Si nosotros tenemos

que recibir una inyección, entonces la presión es la variable más importante para

conseguir que la aguja penetre a través de la piel: es mejor tener una aguja afilada

que una sin filo, ya que el área más pequeña de contacto, implica que se requiere

menos fuerza para empujar la aguja través de la piel.

Al estudiar la presión de un líquido en reposo el medio es tratado como una

distribución continua de la materia. Pero si tratamos con la presión de gas, debe

entenderse como una presión media de las colisiones moleculares contra las

paredes del recipiente.

La presión en un fluido se puede ver como una medida de la energía por

unidad de volumen por medio de la definición de trabajo. Esta energía se relaciona

con las otras formas de energía del fluido por medio de la ecuación de Bernoulli.

Los manómetros son un instrumento utilizado para la medición de la presión

en los fluidos, generalmente determinando la diferencia de la presión entre el fluido

y la presión local.

En la mecánica la presión se define como la fuerza por unidad de superficie

que ejerce un líquido o un gas perpendicularmente a dicha superficie.

La presión suele medirse en atmósferas (atm); en el sistema internacional de

unidades (SI), la presión se expresa en newton por metro cuadrado; un newton por

metro cuadrado es un pascal (Pa).

La atmósfera se define como 101.325 Pa, y equivale a 760 mm de mercurio

en un barómetro convencional.

Cuando los manómetros deben indicar fluctuaciones rápidas de presión se

suelen utilizar sensores piezoeléctricos o electrostáticos que proporcionan una

respuesta instantánea.

Hay que tener en cuenta que la mayoría de los manómetros miden la

diferencia entre la presión del fluido y la presión atmosférica local, entonces hay que

sumar ésta última al valor indicado por el manómetro para hallar la presión absoluta.

Cuando se obtiene una medida negativa en el manómetro es debida a un vacío

parcial.

RANGO DE PRESIONES:

Las presiones pueden variar entre 10-8 y 10-2 mm de mercurio de presión

absoluta en aplicaciones de alto vacío, hasta miles de atmósferas en prensas y

controles hidráulicos. Con fines experimentales se han obtenido presiones del orden

de millones de atmósferas, y la fabricación de diamantes artificiales exige presiones

de unas 70.000 atmósferas, además de temperaturas próximas a los 3.000 °C.

En la atmósfera, el peso cada vez menor de la columna de aire a medida que

aumenta la altitud hace que disminuya la presión atmosférica local. Así, la presión

baja desde su valor de 101.325 Pa al nivel del mar hasta unos 2.350 Pa a 10.700 m

(35.000 pies, una altitud de vuelo típica de un reactor).

Por 'presión parcial' se entiende la presión efectiva que ejerce un componente

gaseoso determinado en una mezcla de gases. La presión atmosférica total es la

suma de las presiones parciales de sus componentes (oxígeno, nitrógeno, dióxido

de carbono y gases nobles).

Entonces los manómetros nos ayudan a hacer las mediciones más exactas

que se puedan realizar, ya que con los elementos que cuentan estos, sus

mediciones suelen ser muy exactas, en cualquier condición en que se encuentren,

siempre y cuando los elementos con los que cuentan no se hayan deteriorado,

después de los manómetros vinieron los termómetros que es algo muy diferente ya

que este no mide la presión que ejerce la atmosfera, sino el calor producido por

alguna reacción química o bien por algún cambio físico que se pueda generar al

hacer reaccionar algunos elementos.

Combinando los dos el manómetro y el termómetro se pueden realizar más

complejas mediciones ya que por un lado se está midiendo la presión que hay en

un recipiente y al mismo tiempo se está tomando la temperatura que alcanza ese

recipiente o el líquido con el que se esté trabajando.

CONCLUSIONES:

El manómetro es un instrumento utilizado para la medición de la presión en

los fluidos, generalmente determinando la diferencia de la presión entre el fluido y

la presión local, es decir; el manómetro mide la diferencia entre la presión

atmosférica y la presión del aire en el recipiente.

La presión puede definirse como una fuerza por unidad de área o superficie,

en donde para la mayoría de los casos se mide directamente por su equilibrio con

otras fuerzas.

La Presión Manométrica son normalmente las presiones superiores a la

atmosférica. La presión puede obtenerse adicionando el valor real de la presión

atmosférica a la lectura del manómetro.

Presión Absoluta = Presión Manométrica + Presión Atmosférica.

Vacío se refiere a presiones manométricas menores que la atmosférica. Los valores

que corresponden al vacío aumentan al acercarse al cero absoluto.

BIBLIOGRAFÍAS

Termodinámica

Kurt C. Rolle

Sexta edición

Mecánica de los fluidos

Robert L. Mott

Sexta edición

México 2006